Linux的PWM驱动框架及实现方法

1.概述

本文主要讲述了Linux的PWM驱动框架、实现方法、驱动添加方法和调试方法。

示例Linux内核版本：6.2.8。

2.原理

PWM是Pulse-Width Modulation的简称，中文译作脉冲宽度调制。 作为一种调制技术，PWM的原理是通过调整周期性波形的高电平时间宽度，从而改变有效信号的占空比，实现对设备的供电控制。 PWM技术的常见应用领域包括屏幕背光亮度调节、电机转速控制和风扇转速控制等。

Linux内核支持PWM驱动框架，该驱动框架采用结构体数据类型对PWM控制器和PWM信号进行了抽象，提供了PWM驱动框架核心代码和sysfs接口代码。 PWM驱动开发者可以方便地利用该驱动框架，添加特定PWM控制器的驱动程序，并使用sysfs接口进行功能调试。

3.驱动框架及实现方法

3.1驱动框架源码

PWM驱动框架的主要源码：

./include/linux/pwm.h //PWM驱动框架头文件

./drivers/pwm/core.c //PWM驱动框架核心代码

./drivers/pwm/sysfs.c //PWM驱动框架sysfs接口代码

3.2驱动框架数据结构

(1)struct pwm_chip结构体，表示PWM控制器。

驱动开发者可以根据需要设计专用的PWM控制器结构体，以struct pwm_chip结构体作为一个成员变量，下面是一个示例，在./drivers/pwm/pwm-ab8500.c驱动中定义。

(2)struct pwm_ops结构体，包括PWM控制器的操作函数。 其中应该由驱动开发者实现的2个基础函数为apply函数和get_state函数; apply函数用于配置PWM控制器，包括配置PWM信号的使能状态、周期、占空比、极性等; get_state函数用于在注册PWM控制器时获取指定PWM通道信号的初始状态，包括使能状态、周期、占空比、极性等。

(3)struct pwm_device结构体，表示PWM控制器输出的PWM信号。

3.3驱动框架核心函数

(1)pwmchip_add函数。 用于注册一个新的PWM控制器设备。 在./drivers/pwm/core.c中定义。

(2)pwmchip_remove函数。 用于移除一个PWM控制器设备。 在./drivers/pwm/core.c中定义。

3.4驱动典型实现方法

(1) 概述

PWM驱动源文件位于./drivers/pwm路径下，需要驱动开发者添加相应的源文件即可，源文件设计可参考其他厂家的驱动代码。参考原有代码的命名风格，可以将新添加的驱动源文件命名为pwm-xx.c，将probe和remove函数分别命名为xx_pwm_probe和xx_pwm_remove，将PWM控制器结构体定义为struct xx_pwm_chip。./drivers/pwm路径下文件如下。

(2)apply函数和get_state函数定义

根据PWM控制器手册，由驱动开发者定义apply函数和get_state函数。

(3)xx_pwm_probe函数定义

xx_pwm_probe函数的实现方法为：首先对PWM控制器结构体struct xx_pwm_chip变量进行初始化，然后调用PWM驱动框架核心函数pwmchip_add注册一个新的PWM控制器设备。

(4)xx_pwm_remove函数定义

xx_pwm_remove函数的实现方法为：调用PWM驱动框架核心函数pwmchip_remove移除一个PWM控制器设备。

4.驱动添加方法

4.1添加驱动源文件

按3.4节所述方法，编写驱动源文件pwm-xx.c，添加到./drivers/pwm路径下。

4.2添加编译支持

(1)修改./drivers/pwm路径下的Kconfig文件，添加所添加的PWM驱动配置选项。

(2)修改./drivers/pwm路径下的Makefile文件，添加pwm-xx.c的编译选项。

(3)在memuconfig界面，使能所添加的PWM驱动。 配置界面如下所示。

4.3添加PWM控制器设备树节点

在设备树添加PWM控制器设备树节点。 该节点的基本属性包括兼容性、寄存器和#pwm-cells数量，按需添加中断、时钟、复位等属性。

PWM控制器设备树设计方法可参考./Documentation/devicetree/bindings/pwm。

下面是PWM控制器设备树节点的示例。 参考文档如下：

./Documentation/devicetree/bindings/pwm/nvidia，tegra20-pwm.yaml。

5.调试方法

使用sysfs接口对PWM驱动进行功能调试，主要调试命令示例如下。

(1)查看PWM控制器节点

ls /sys/class/pwm/pwmchip0

(2)打开指定PWM通道信号

echo n > /sys/class/pwm/pwmchip0/export

//n为通道编号

(3)设置PWM信号周期

echo pvalue > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/period

//pvalue为周期值

(4)设置PWM信号占空比

echo dvalue > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/duty_cycle

//dvalue为有效电平宽度值

(5)使能某个PWM通道信号

echo 1 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable

(6)禁止某个PWM通道信号

echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/pwm0/enable